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Pharmazeutische Entwicklung

beschreibt den Prozess der Entwicklung eines pharmazeutischen Produkts, das einen oder mehrere pharmazeutische Wirkstoffe (API) in einer bestimmten Darreichungsform enthält. Sie umfasst:

  • die Auswahl geeigneter Hilfsstoffe
  • die Bestimmung der geeigneten Verabreichungswegs/-wege und der Darreichungsform(en)
  • die Gestaltung des Herstellungsprozesses, um ein stabiles, sicheres, wirksames und für den Patienten angenehm zu verwendendes Arzneimittel zu erhalten. 

Die pharmazeutische Entwicklung beinhaltet:

  • die physikalisch-chemische und biologische Charakterisierung des Wirkstoffs
  • die Bewertung der möglichen Auswirkung der physikalisch-chemischen Eigenschaften des Wirkstoffs auf die Performance des Endprodukts
  • die Auswahl geeigneter Hilfsstoffe, die Festlegung ihrer Konzentrationen und ihr Einfluss auf die Stabilität und Bioverfügbarkeit der endgültigen Formulierung
  • die Herstellung der Verträglichkeit des Wirkstoffs mit den Hilfsstoffen und gegebenenfalls mit anderen, in der Formulierung vorhandenen Wirkstoffen

Für die physikalische und chemische Charakterisierung von Wirkstoffen und Hilfsstoffen sind verschiedene Techniken erforderlich, darunter die thermische Analyse und die Rheologie.

Die thermische Analyse ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der physikalischen und chemischen Stabilität, der Verträglichkeit, der PolymorphiePolymorphie ist die Fähigkeit eines festen Materials, verschiedene kristalline Strukturen (Synonym: Formen, Modifikationen) auszubilden.Polymorphie und der Verarbeitungseigenschaften pharmazeutischer Verbindungen. Zu den wichtigsten Methoden der thermischen Analyse gehören die dynamische Differenzkalorimetrie (DSC), die thermogravimetrische Analyse (TG) und die thermomechanische Analyse (TMA), Tabelle 1.

Die Rheologie hilft bei der Entwicklung und Optimierung der Formulierung, Verarbeitung, Stabilität und Verabreichung pharmazeutischer Produkte. Sie liefert Einblicke in die Viskosität, die viskoelastischen Eigenschaften und Textur von Formulierungen (Tabelle 1), die für die Gewährleistung einer konstanten Qualität, Wirksamkeit und Patientenakzeptanz von entscheidender Bedeutung sind.

Die pharmazeutische Entwicklung orientiert sich an den ICH*-Richtlinien, insbesondere an ICH Q8 (R2) (Pharmazeutische Entwicklung), die einen umfassenden Rahmen für den systematischen Ansatz der Arzneimittelentwicklung bieten. Weitere Richtlinien wie ICH Q9 (Quality Risk Management) und ICH Q10 (Pharmaceutical Quality System) ergänzen ICH Q8 (R2). Die erstgenannte Richtlinie enthält Grundsätze und Beispiele für Werkzeuge des Qualitätsrisikomanagements, ICH Q10 definiert ein umfassendes Qualitätssystem für den gesamten Lebenszyklus eines Arzneimittels.

*ICH: Internationaler Rat für Harmonisierung

Tabelle 1: Anwendung von thermischer Analyse und Rheologie in der pharmazeutischen Entwicklung

 DSCTGATMARheologie
Schmelztemperaturen und SchmelzenthalpienDie Schmelzenthalpie einer Substanz, auch bekannt als latente Wärme, stellt ein Maß der Energiezufuhr dar, typischerweise Wärme, welche notwendig ist, um eine Substanz vom festen in den flüssigen Zustand zu überführen. Der Schmelzpunkt einer Substanz ist die Temperatur, bei der die Substanz von einem festen (kristallinen) in den flüssigen Zustand (isotrope Schmelze) übergeht.Schmelztemperatur

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Glasübergang

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Polymorphie

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Thermische StabilitätEin Material ist thermisch stabil, wenn es sich unter Temperatureinfluss nicht zersetzt. Eine Möglichkeit, die thermische Stabilität einer Substanz zu bestimmen ist die Verwendung eines TGA (thermogravimetrischer Analysator).Thermische Stabilität

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Oxidationsstabilität

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Kompatibilität

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Freisetzung von flüchtigen Bestandteilen

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Hygroskopizität 

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Ausdehnungsverhalten 

 

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Dynamische Viskosität 

 

 

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Fließverhalten  

 

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Fließgrenze  

 

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ThixotropieBei den meisten Flüssigkeiten ist die Scherverdünnung reversible, und die Flüssigkeiten erhalten ihre ursprüngliche Viskosität, wenn die Scherkraft aufgehoben wird. Ist dieser Relaxationsprozess ausreichend zeitabhängig, wird die Flüssigkeit als thixotrop angesehen.Thixotropie   

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Viskoelastische Eigenschaften   

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Texturanalyse  

 

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